論文の概要: Quantum Delocalization of a Levitated Nanoparticle

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.01264v1
• Date: Fri, 2 Aug 2024 13:36:42 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-08-05 13:17:55.978897
• Title: Quantum Delocalization of a Levitated Nanoparticle
• Title（参考訳）: 浮遊ナノ粒子の量子非局在化
• Authors: Massimiliano Rossi, Andrei Militaru, Nicola Carlon Zambon, Andreu Riera-Campeny, Oriol Romero-Isart, Martin Frimmer, Lukas Novotny,
• Abstract要約: ゼロ点運動を超えるコヒーレンス長を有する浮遊固体ナノスフィアの非局在状態を作成する。 私たちの研究は、オブジェクトサイズに匹敵する非局在化スケールの生成に向けた一歩です。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Every massive particle behaves like a wave, according to quantum physics. Yet, this characteristic wave nature has only been observed in double-slit experiments with microscopic systems, such as atoms and molecules. The key aspect is that the wavefunction describing the motion of these systems extends coherently over a distance comparable to the slit separation, much larger than the size of the system itself. Preparing these states of more massive and complex objects remains an outstanding challenge. While the motion of solid-state oscillators can now be controlled at the level of single quanta, their coherence length remains comparable to the zero-point motion, limited to subatomic distances. Here, we prepare a delocalized state of a levitating solid-state nanosphere with coherence length exceeding the zero-point motion. We first cool its motion to the ground state. Then, by modulating the stiffness of the confinement potential, we achieve more than a threefold increment of the initial coherence length with minimal added noise. Optical levitation gives us the necessary control over the confinement that other mechanical platforms lack. Our work is a stepping stone towards the generation of delocalization scales comparable to the object size, a crucial regime for macroscopic quantum experiments, and towards quantum-enhanced force sensing with levitated particles.
• Abstract（参考訳）: 量子物理学によれば、全ての巨大な粒子は波のように振る舞う。 しかし、この特性波の性質は、原子や分子のような顕微鏡システムを用いた二重スリット実験でのみ観察されている。 鍵となる側面は、これらの系の運動を記述する波動関数がスリット分離に匹敵する距離を連続的に拡張し、系自体のサイズよりもはるかに大きいことである。 より巨大で複雑な物体をこれらの状態に準備することは、依然として顕著な課題である。 固体振動子の運動は単一量子のレベルで制御できるが、そのコヒーレンス長はゼロ点運動と同等であり、原子間距離に制限される。 ここでは、ゼロ点運動を超えるコヒーレンス長を有する浮遊固体ナノスフィアの非局在状態を作成する。 私たちはまずその動きを地平線に冷やします。 そして、閉じ込め電位の剛性を調節することにより、最小付加雑音で初期コヒーレンス長の3倍以上の増分を達成する。 光学浮揚は、他の機械的プラットフォームに欠けている閉じ込めを制御できる。 我々の研究は、物体の大きさに匹敵する非局在化スケールの生成に向けたステップストーンであり、マクロ的な量子実験にとって重要なレギュレーションであり、浮遊粒子を用いた量子増強力センシングに向けたものである。

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